Medizin Ist da wer?

Die ALS-Patientin Heide Pfützner malt zusammen mit der Psychologin Andrea Kübler, Professorin an der Universität Würzburg, Bilder mit einem Brain-Computer-Interface und ohne jede Muskelkraft.

(Foto: Heide Pfützner)

Manche ALS-Patienten sind im eigenen Körper gefangen, aber bei vollem Bewusstsein. Ein Tübinger Professor will nun Kontakt zu ihnen aufnehmen.

Von Jan Schwenkenbecher

Bunte Girlanden hängen an der Decke, auf dem Fußboden taumeln Luftballons hin und her. Die Überreste von Lena Stühlers Geburtstagsfeier. Mit ein paar Freunden hat sie am Vorabend zusammengesessen, ihr Mann Felix war auch mit dabei. Er hat sogar einen Schnaps getrunken. Lena Stühler hat ihm den Rum in einen Trichter gekippt. Der Alkohol ist dann über einen Schlauch durch die Bauchdecke direkt in seinen Magen gelaufen.

Felix Stühler hat Amyotrophe Lateralsklerose, ALS. Vor drei Jahren kam die Diagnose, heute ist er 32 Jahre alt. ALS heißt, dass seine Motor-Neurone nach und nach ihre Funktion einstellen - so lange bis er sich nicht mehr bewegen kann. Angefangen hat es mit der Wade, die sich plötzlich schwach anfühlte. Immer öfter verkrampfte der Unterschenkel, es wurde schwerer den Fuß zu heben. So kroch die Lähmung durch seinen Körper: von den Beinen über den Rumpf in die Arme - bis er komplett gelähmt war.

Felix Stühler hat eine besonders aggressive ALS-Variante. Wenige Wochen nachdem die Krankheit bei ihm entdeckt worden war, brauchte er bereits eine Atemmaske. Elf Monate später führten Ärzte einen Luftröhrenschnitt durch. Seit zwei Jahren pumpt eine Maschine Luft in seine Lungenflügel. Heute kann er nur noch die Augen bewegen. Sie sind inzwischen auch sein wichtigstes Sprachorgan: angucken heißt ja, weggucken heißt nein. Die Ärzte nennen seinen Zustand "Locked In": eingeschlossen im eigenen Körper.

Dann ist Felix Stühler "Completely Locked In"

Über seinem Bett hängt ein Bildschirm mit einer Kamera, sie misst die Augenbewegungen. Damit kann er im Internet surfen oder Whatsapp-Nachrichten verschicken. In letzter Zeit macht er das allerdings immer seltener, gezieltes Schauen fällt ihm zunehmend schwerer. Lange wird es nicht mehr dauern, bis er auch das letzte bisschen Kontrolle über seine Augenbewegungen verliert. Dann ist Felix Stühler "Completely Locked In" (CLIS): komplett eingeschlossen.

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Neurowissenschaft

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Obwohl CLIS-Patienten von außen völlig regungslos wirken, können trotzdem Informationen in den Körper hineindringen. Vor allem das Gehör bleibt nahezu unbeeinträchtigt, auch der Tastsinn funktioniert - zum Beispiel beim Händehalten. Nur der Geist ist eingeschlossen im Gefängnis des Körpers. Einige Menschen wollen so nicht weiterleben. Sie entscheiden sich gegen die künstliche Beatmung - und für den Tod. Bei Felix Stühler ist das anders. Er will wieder sprechen, trotz Lähmung, und ein Tübinger Professor für Neurowissenschaften soll ihm dabei helfen.

Am Sonntagmorgen nach der Party liegt er in seinem Krankenbett. Die Sonne fällt durch die lichtdurchlässigen weißen Vorhänge. Auf einem Hocker vor ihm sitzt Niels Birbaumer - der Professor. Daneben, auf einem Klappbett, entwirren zwei Mitarbeiter von Birbaumer Kabel, stöpseln sie an eine schwarze Kappe und verbinden die Enden mit einem Laptop. Die Kappe werden sie Felix Stühler gleich überstülpen. Sie soll die Mauern seines Körpers aufbrechen, oder zumindest ein kleines Loch hineinbohren. Die Forscher wollen ihm Fragen stellen und die Antworten aus der Gehirnaktivität ableiten. Sie wollen seine Gedanken lesen.

Dazu kann die Kappe gleich zwei der gängigsten Verfahren zur Messung der Hirnaktivität nutzen: die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) und die Elektroenzephalografie (EEG). Bei der NIRS wird Licht in den Schädel gestrahlt, auf das unterschiedliche Moleküle verschieden reagieren. So wollen die Forscher den Sauerstoffgehalt im Blut bestimmen. Er nimmt in den Gehirnbereichen zu, die besonders gefordert sind. Die EEG hingegen misst durch die Schädeldecke die elektrische Spannung der Nervenzellen. Vor allem wie diese sich ändert, wenn die aktiven Synapsen schneller feuern. Beide Verfahren sollen zeigen, wo sich im Gehirn gerade besonders viel bewegt.

NIRS hat Birbaumer bei Felix Stühler bereits getestet - ohne Erfolg. Sein Kopf war zu angeschwollen, das Signal kam nicht durch. Deswegen wird jetzt die zweite Variante versucht. Felix Stühler bekommt eine Ja-/Nein-Frage vorgelesen, dann soll er seine Antwort denken. Die Kappe misst seine Hirnaktivität an zehn verschiedenen Stellen, ein selbstlernender Algorithmus erkennt das Muster und übersetzt die Gedanken in Wörter.

Seine Frau Lena hat die Fragen eingesprochen. Die Forscher wollen sehen, ob die Kappe funktioniert. Einer von Birbaumers Kollegen klickt mit dem Cursor auf "Start". Alle verstummen. Stille. Dann tönt die Stimme der Ehefrau aus den Lautsprechern des Laptops. Sie stellt die erste Allgemeinwissensfrage: "Die Hauptstadt von Deutschland ist Istanbul."

Das Verfahren nutzt, dass Patienten ihre Hirnaktivität steuern können. Oder zumindest in der Lage sind, es zu lernen, wenn sie ihnen in Echtzeit vor Augen geführt wird. "Neurofeedback" heißt der Vorgang in der Fachsprache. Eingesetzt wird es hauptsächlich zur Therapie von ADHS. Die Patienten bekommen eine EEG-Haube aufgesetzt und sollen bestimmte Hirnmuster hervorrufen, die mit Aufmerksamkeit in Verbindung stehen. Ein visuelles Feature, etwa ein Balken am Computer, zeigt den Erfolg an: Er steigt, wenn sie die gewünschte Hirnaktivität herstellen, und fällt, wenn sie es nicht schaffen.

Zunächst probieren die Patienten einfach mal aus, wie sie den Balken per Gedankenkraft nach oben schieben können. Haben sie das gelernt, versuchen sie den Balken in regelmäßigen Sitzungen so lange wie möglich oben zu halten. Wie im Fitnessstudio der Bizepsmuskel werden die für Aufmerksamkeit wichtigen Hirnprozesse trainiert.

Die Forschung zu solchen sogenannten Brain-Computer-Interfaces (BCI) - also Geräten, die sich via Gedankenkraft steuern lassen - ist über ein halbes Jahrhundert alt. Die ersten BCIs, die damals noch anders hießen, entstanden in den 1960er- Jahren: Studienteilnehmer drückten Knöpfe, nur indem sie daran dachten. Den Namen für das Verfahren prägte dann der belgische Computerwissenschaftler Jacques Vidal, der in mehreren Experimenten Probanden einen Punkt auf dem Computerbildschirm per EEG durch ein Labyrinth steuern ließ. Über die Jahre widmeten sich immer mehr Hirnforscher dem Gebiet. Neue Messmethoden wurden erprobt, neue Algorithmen entwickelt, neue Einsatzgebiete getestet.

Für die Therapie sind heute zwei BCI-Anwendungen besonders interessant. Zum einen werden Prothesen getestet, die gelähmte Personen mit ihrer Hirnaktivität selbst steuern können. Zum Beispiel Hände oder Arme, aber auch ein ganzer Körper. Zur Fußball-Weltmeisterschaft in Brasilien 2014 entwickelte ein Team um den brasilianischen Neurowissenschaftler Miguel Nicolelis einen per Gedankenkraft steuerbaren mechanischen Anzug. Darin eingespannt gelang es einem querschnittsgelähmten Patienten, ein paar Schritte zu gehen. Im Stadion von São Paulo kickte er vom Seitenrand einen Ball Richtung Spielfeld und eröffnete das Turnier.